• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.117-130
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• 1997

본 논문에서는 등방성판의 인장이나 전단변형은 물론 굽힘문제에도 적용할 수 있는 3차원 고체요소들 중에서 최소의 자유도를 갖는 수정 10절점 상당요소를 제안하였다. 제안된 수정 10절점 상당요소는 Q11요소나 20절점요소로부터 자유도가 줄어듬에 기인한 과대한 굽힘강성을 나타낸다. 이러한 상대적 강성과잉 현상을 수정하기 위한 효과적인 방법으로 가우스 적분점 수정 방법을 제안하였다. 수정량은 포아송 비의 함수이다. 수정 10절점 상당요소의 효과를 여러 가지 예에 적용하여 검증하였다. 제안된 수정 10절점 상당요소에 의한 등방성판의 정적해석과 자유진동 해석의 결과들은 20절점요소를 사용한 결과들과 잘 일치하였다.

• 전산구조공학
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• 제8권1호
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• pp.30-38
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• 1995

이방향 천공 발파공법의 실용성을 입증하여 실시공에 착수하기 위해서는 수치해석을 통하여 사전에 종방향 및 방사방향 천공발파에 따른 지표면에서의 지반진동의 영향을 알아보는 것이 필요하였다. 정확한 현장조건과 발파하중이 주어진 상태에서의 정밀해를 구하기 위해서는 시공상의 발파패턴대로 전체 발파공을 모형화하는 것이 필요하나 앞서 언급한 바와 같이 해석목적상 기존공법과 신공법의 지반응답의 차이를 비교하는 것이 주목적이였기 때문에 해석조건을 동일하게 가정하고 발파공도 대표적인 방향성을 가지는 1개공만을 선택하여 해석을 수행하였다. 기존 종방향 천공 발파공법과 신공법인 이방향 천공 발파공법의 상대적 비교를 위한 3차원 동적 해석결과, 관심의 대상이 되는 터널 직상부의 경우 기존의 종방향 천공 발파에 비해 이방향 천공발파는 진동이 두드러지게 감소함을 알 수 있었으며 이는 발파공의 방향성에 따라 지반응답이 크게 영향을 받는다는 것을 의미한다. 따라서 터널굴착시 문제시 되는 지상구조물의 위치에 따라 발파공의 위치를 적절히 조절함으로써 문제발생 예상지역의 진동치를 감소시킬 수 있을 것이라 판단된다. 그러나 이러한 잇점은 확대발파전 파이롯트 터널이라는 자유공간이 존재할 때만 가능하므로 이방향 천공 발파공법은 TBM의 효용성을 극대화시킨 것이라 할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6A호
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• pp.379-387
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• 2012

본 연구에서는 새로운 에너지 수확용 Multi-layer 블록 구조를 제시하고 고체 및 Shell 유한 요소를 사용하여 다양한 기하학적 형상 변화에 대한 자유진동 특성을 분석하고 압전 성능을 실험적으로 평가한다. 본 연구에서 제시하는 블록 구조에 대한 2차원 및 3차원 유한요소 모델은 해석의 정확성 뿐 만 아니라 전체 진동 모드를 정확히 보여준다는 점에서 장점을 갖는다. ABAQUS가 적용된 유한요소 모델은 다양한 Tip mass 및 PZT 변화에 따른 Multi-layer 블록 구조의 자유진동을 분석하기 위하여 사용되었다. 특히, 본 연구에서 제시한 결과는 블록구조 전체의 기하학적 형상, Tip mass 및 Hole의 유무, Tip mass 및 PZT의 위치변화 등에 대하여 국부 및 전체 진동 모드에 미치는 중요한 영향들에 대하여 초점을 둔다. 또한, 실험실 규모의 실제 모형 실험을 수행하여 개발한 에너지 블록구조의 발전성능을 평가하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.367-381
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• 2007

전력 수요의 증가로 인해 송전철탑의 고용량, 대용량화가 요구되어왔지만 아직 대부분을 차지하고 있는 345kV급 송전철탑에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 현재 해석 설계되고 있는 방식은 2차원 트러스요소를 사용하여 양단은 힌지접합으로 축력만 작용하고 있는 것으로 가정한다. 이러한 방식을 3차원 트러스 요소에 적용하였을 때, 면 외로 작용하는 하중에 대해 무한변위가 발생하는 구조해석적인 문제점을 가지고 있다. 이에 본 연구는 보다 합리적인 요소 선택을 통한 구조해석 방식을 제안하기 위해 기존의 3차원 트러스요소 모델, 보요소 모델, 주주재와 수평재는 보요소로 모사하고 사재 및 기타 복재는 트러스로 모사한 보-트러스요소 모델 등 세 모델을 실제 설계 시공된 345kV급 송전철탑에 대해 설계하중 내에서 구조해석프로그램을 이용한 정적해석, 자유진동해석, 선형좌굴해석을 수행하였다. 구조해석 결과, 세 모델 모두 축력 및 축응력, 변위에서는 큰 차이가 나타나지 않았으나 보요소모델과 보-트러스요소 모델에서 휨응력의 비율이 축응력에 대해 크게 나타났다. 자유진동해석과 탄성좌굴해석의 결과를 통해 보-트러스요소 모델이 송전철탑 설계 및 해석에 있어서 더 안전측으로 고려될 수 있음을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.119-129
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• 2004

3차원 해석법을 이용하여 반경방향으로 비선형적 두께 변분을 가진 두꺼운 원형판과 환형판의 고유진동수를 결정하였다. 수학적으로 2차원적인 전통적 판 이론과는 달리 본 연구에서는 3차원적 등 탄성방정식을 근간으로 하였다. 반경방향, 두께방향, 원주방향으로의 변위 성분인 u/sub s/, u/sub z/, u/sub θ/를 시간에 대해서는 정현적으로, θ에 대해서는 주기적으로, s와 z방향으로는 대수 다항식의 형태로 취하였다. 판의 위치(변형률) 에너지와 운동 에너지를 정식화하고, 리츠법을 이용하여 고유치 문제를 해결하였으며, 진동수의 최소화과정을 통해 엄밀해에 대해서 상위경계치의 진동수를 구하였다. 다항식의 차수를 증가시키면 진동수는 엄밀해에 수렴하게 된다. 판의 최하위 5개의 진동수에 대한 유효숫자 4자리까지의 수렴성 연구가 이루어졌다. 수치결과로 두께가 일정하거나, 선형적 또는 2차 곡선적 변분을 갖는 자유경계의 두꺼운 원형판과 환형판의 무차원 진동수를 제공하였다. 또한 이미 발표된 2차원적인 박판이론에 의한 결과와 본 연구의 3차원 해석에 의한 결과를 서로 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1023-1031
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• 1994

선형변단면(線形變斷面) I-형(型) 부재(部材)의 3차원(次元) 공간(空間)에서의 고유진동해석(固有振動解析)을 위하여 회전관성(回轉慣性)도 포함하는 컨시스턴트 질량행렬(質量行列)을 유도하였다. 유도과정(誘導過程)에서 정확한 형상함수(形狀函數)를 사용했다. 일반적으로 많이 사용되는 변단면부재(變斷面部材)의 경사(傾斜)는 매우 작으므로 '정형식(整形式)'으로 표현된 행렬(行列)을 사용하여 변단면(變斷面) 부재(部材)를 포함하는 구조물(構造物)을 해석할 때에 신빙성 없는 결과를 얻게 된다. 이러한 수치적(數値的) 오류(誤謬)를 피하기 위하여 '급수식(級數式)'을 유도했다. 변단면(變斷面) 부재(部材)의 구조물(構造物)을 해석하기 위하여 본 연구에서 유도된 질량행렬(質量行列)을 사용하여 구한 고유진동수(固有振動數)와 변단면(變斷面) 부재(部材)를 균일단면(均一斷面)의 탑형태(塔形態)로 표현하여 ANSYS에서 구한 고유진동수(固有振動數)를 비교하여 본 연구 결과 효율성과 정확성이 증진된 것을 확인하였다. 본 연구에서 유도된 질량행렬(質量行列)은 변단면(變斷面) 부재(部材)와 균일단면(均一斷面) 부재(部材)의 자유진동해석(自由振動解析)에 사용할 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.419-429
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• 2003

두꺼운 축대칭 쌍곡형 쉘의 고유진동수를 결정하는 3차원 해석법이 제시되었다. 수학적으로 2차원적인 전통적인 쉘 이론과는 달리, 본 연구의 해석법은 3차원적인 동탄성방정식을 근간으로 하였다. 반경방향, 원주방향, 축방향으로의 변위성분인 u/sub r/, u/sub θ/, u/sub z/를 시간에 대해서는 정현적으로, θ에 대해서는 주기적으로, r과 z방향으로는 대수 다항식으로 표현하였다. 쌍곡형 쉘의 위치(변형률)에너지와 운동에너지를 정식화하고 리츠법을 사용하여 고유치문제를 해결하였으며, 진동수의 최소화과정을 통해 고유진동수를 엄밀해의 상위경계치로 구하였다. 대수 다항식의 차수가 증가하면 진동수는 엄밀해에 수렴하게 된다. 축대칭 쌍곡형 쉘의 하위 5개의 진동수에 대해서 유효숫자 4자리까지의 수렴성 연구가 이루어졌다. 쌍곡형 쉘의 서로 다른 2개의 두께 비, 3개 의 축비(axis ratio), 3개의 shv이 비를 가진 총 18개의 형상을 지닌 자유 경계의 축대칭 쌍곡형 쉘의 수치결과를 도표화하였다. 프와송 비( ν)는 0.3으로 고정하였다. 본 연구의 해석법은 매우 두꺼운 쉘 뿐만 아니라 얇은 쉘에도 적용이 가능하다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권1호
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• pp.47-52
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• 2010

근해에 설치되는 3차원 착저식 OWC 파력발전 챔버 구조물의 파 에너지 흡수효율과 구조물에 작용하는 1차 및 시간 평균 2차 파랑하중의 해석기법을 보였다. 쌍동형 OWC챔버 내부의 변동압력을 각 챔버의 내부 자유표면 경계조건에 도입하였으며 챔버 내부는 Rankine, 외부는 유한수심 3차원 자유표면 Green함수에 연계된 하이브리드 적분방정식을 사용하여 포텐셜 유동을 해석하였다. 수치실험 결과로서 3차원 착저식 OWC 파일럿 플랜트의 파력발전 1차변환 효율과 구조물에 작용하는 반복 및 지속적인 파랑하중을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.25-32
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• 1988

본 연구에서는 8절점 28자유도를 갖는 사각형 고차 판 유한 요소를 면내고차 변위를 고려하여 3차원 연속체로부터 유도하였다. 요소매트릭스들은 판의 운동방정식으로부터 Galerkin 가중잔차법으로 유도하고 감차적분을 수행하여 구하였다. 고차 판 유한요소를 이용하여 판의 처짐해석과 자유진동해석을 수행한 결과 판의 두께와 경게조건에 관계없이 매우 정확한 결과를 나타내었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권2호
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• pp.23-34
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• 1998

본 논문은 바닥판을 고려한 3차원 골조 구조물의 효율적인 연직 진동 해석법을 제안한다. 바닥판의 영향을 고려하면 구조물의 진동해석을 좀더 정확히 수행할 수 있는 반면, 면요소의 사용에 따른 많은 자유도의 사용으로 많은 해석시간과 기억용량이 필요하게 된다. 따라서, 행렬응축기법을 사용하여 적절한 요소분할 및 주자유도 선택 기법을 제안하였으며, 대형요소를 사용하여 정확화된 일반적인 건물의 동적해석에 적용하여 입력 데이터의 작성을 간단히 하고 동적해석을 빠르고 신뢰할 만한 결과를 얻을 수 있는 기법에 대하여 연구하였다.